Question

污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO₂，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO₂，又制得电池材料MnO₂(反应条件已省略)。

请回答下列问题：

(1)上述流程脱硫实现了________(填选项字母)。

A．废弃物的综合利用　　　               B．白色污染的减少

C．酸雨的减少

(2)用MnCO₃能除去溶液中Al^3＋和Fe^3＋，其原因是

__________________________________________________________。

(3)已知：25 ℃、101 kPa时，

Mn(s)＋O₂(g)===MnO₂(s)

ΔH＝－520 kJ/mol

S(s)＋O₂(g)===SO₂(g)　ΔH＝－297 kJ/mol

Mn(s)＋S(s)＋2O₂(g)===MnSO₄(s)

ΔH＝－1 065 kJ/mol

SO₂与MnO₂反应生成无水MnSO₄的热化学方程式是____________。

(4)MnO₂可作超级电容器材料。用惰性电极电解MnSO₄溶液可制得MnO₂，其阳极的电极反应式是_________________________________。

(5)MnO₂是碱性锌锰电池的正极材料。碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是_____________________________________。

(6)假设脱除的SO₂只与软锰矿浆中MnO₂反应。按照图示流程，将a m³(标准状况)含SO₂的体积分数为b%的尾气通入矿浆，若SO₂的脱除率为89.6%，最终得到MnO₂的质量为c kg，则除去铁、铝、铜、镍等杂质时，所引入的锰元素相当于MnO₂________kg。

Answer 1

解析　(1)该流程中，能将含硫尾气吸收，充分利用了废弃物，同时减少了大气中能形成酸雨的SO₂，故A、C项符合，该过程对白色污染无影响。

(2)软锰矿用稀硫酸溶解且通入SO₂后，溶液中含有反应生成的金属阳离子，其中MnO₂被SO₂还原为Mn^2＋，其他金属变成相应的金属阳离子Fe^3＋、Al^3＋、Cu^2＋、Ni^2＋，故加入MnCO₃后发生反应MnCO₃＋2H^＋===Mn^2＋＋CO₂↑＋H₂O而消耗了溶液中的H^＋，使溶液的pH升高，使得Al^3＋和Fe^3＋水解生成氢氧化物沉淀而除去。

(3)将给定的三个热化学方程式依次编为①②③，将三个方程式按照③－①－②处理后可得热化学方程式

MnO₂(s)＋SO₂(g)===MnSO₄(s)　ΔH＝－248 kJ/mol。

(4)用惰性电极电解MnSO₄溶液制取MnO₂时，在阳极上Mn^2＋失电子后生成MnO₂，根据电荷守恒和原子守恒可得电极反应式Mn^2＋＋2H₂O－2e^－===MnO₂＋4H^＋。

(5)碱性锌锰干电池在放电时，正极上MnO₂得电子生成碱式氧化锰MnO(OH)，根据电荷守恒和原子守恒可得电极反应式MnO₂＋H₂O＋e^－===MnO(OH)＋OH^－。

(6)根据方程式MnO₂(s)＋SO₂(g)===MgSO₄(s)可知n(SO₂)＝n(MnO₂)，又根据：2KMnO₄＋3MnSO₄＋2H₂O===5MnO₂＋2H₂SO₄＋K₂SO₄，可知由硫酸锰生成的MnO₂的物质的量为× mol，则引入的锰元素相当于MnO₂的质量为：

kg＝kg。

答案　(1)AC

(2)消耗溶液中的酸，促进Al^3＋和Fe^3＋水解生成氢氧化物沉淀

(3)MnO₂(s)＋SO₂(g)===MnSO₄(s)　ΔH＝－248 kJ/mol

(4)Mn^2＋＋2H₂O－2e^－===MnO₂＋4H^＋

(5)MnO₂＋H₂O＋e^－===MnO(OH)＋OH^－

(6)